綜合管廊發(fā)展?fàn)顩r及現(xiàn)澆和預(yù)制管廊比較

1、綜合管廊發(fā)展?fàn)顩r及現(xiàn)澆和預(yù)制管廊比較中泰國際城市綜合管廊介紹一、管廊概述二、國內(nèi)外綜合管廊的發(fā)展三、現(xiàn)澆和預(yù)制綜合管廊比較四、研究狀況五、典型試驗(yàn)六、案例及研究展望目錄1.管廊概述1.1 綜合管廊的定義及分類 綜合管廊，又名共同溝、共同管道、綜合管溝，是指在城市道路下面建造一個(gè)市政共用隧道，將電力、通信、供水、燃?xì)獾榷喾N市政管線集中在一體，實(shí)行“統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一建設(shè)、統(tǒng)一管理”，以做到地下空間的綜合利用和資源的共享。干線型綜合管廊支線型綜合管廊纜線型綜合管廊1.管廊概述1.2 為什么要建綜合管廊？ 城市消除“拉鏈路”地下空間開發(fā) 海綿城市地下管線安全運(yùn)營城市環(huán)境建設(shè)1.管廊概述1.3 常用斷面錯(cuò)

2、位箱涵錯(cuò)位單倉并排箱涵錯(cuò)位的雙倉箱涵 錯(cuò)位單倉現(xiàn)場施工1.管廊概述1.3 常用斷面三個(gè)單倉箱涵并排連接立式箱涵混凝土箱涵連接形式主要有兩種，構(gòu)件間帶有縱向鎖緊裝置(縱向串接接口)的連接； 構(gòu)件間無約束鎖緊裝置的連接。構(gòu)件間無約束鎖緊裝置的連接又分為剛性接口和柔性接口。1.管廊概述1.4 接口形式企口采用承插口柔性連接，能較好的抵御地基沉降的影響。遇水膨脹橡膠圈彈性橡膠密封圈混凝土箱涵連接形式主要有兩種，構(gòu)件間帶有縱向鎖緊裝置(縱向串接接口)的連接； 構(gòu)件間無約束鎖緊裝置的連接。構(gòu)件間無約束鎖緊裝置的連接又分為剛性接口和柔性接口。1.管廊概述1.4 接口形式1箱涵A；2箱涵B；3預(yù)應(yīng)力鋼筋；4錨

3、固螺母；5張拉油缸(a)貫穿式連接(b)相鄰箱體式連接混凝土箱涵連接形式主要有兩種，構(gòu)件間帶有縱向鎖緊裝置(縱向串接接口)的連接； 構(gòu)件間無約束鎖緊裝置的連接。構(gòu)件間無約束鎖緊裝置的連接又分為剛性接口和柔性接口。1.管廊概述1.4 接口形式螺栓連接搭板連接型混凝土箱涵連接形式主要有兩種，構(gòu)件間帶有縱向鎖緊裝置(縱向串接接口)的連接； 構(gòu)件間無約束鎖緊裝置的連接。構(gòu)件間無約束鎖緊裝置的連接又分為剛性接口和柔性接口。1.管廊概述1.4 接口形式小企口2.國內(nèi)外綜合管廊的發(fā)展世界上最早規(guī)劃建設(shè)綜合管廊的國家是法國（1832）我國于1958年在北京天安門廣場下建設(shè)了第一條綜合管廊，之后，綜合管廊的建設(shè)

4、一直沒有得到有力的推動(dòng)上海世博會(huì)綜合管廊是國內(nèi)第一條預(yù)制拼裝施工工藝的綜合管廊2.1 發(fā)展歷史2.國內(nèi)外綜合管廊的發(fā)展時(shí)間應(yīng)用概況1993上海政府在浦東規(guī)劃并建設(shè)了我國第一條現(xiàn)代綜合管廊張楊路綜合管2004廣州大學(xué)城綜合管溝，干線綜合管溝，全長約10 公里；5 條支線綜合管溝，長度總和約7 公里，是國內(nèi)目前距最長、規(guī)模最大、體系最完善的綜合管溝2007天津橫跨海河共同溝開始施工，采用盾構(gòu)掘進(jìn)，預(yù)制管片組裝，全長226.5m2010上海世博會(huì)園區(qū)綜合管廊工程在國內(nèi)首次將預(yù)制預(yù)應(yīng)力施工工藝應(yīng)用于綜合管廊結(jié)構(gòu)。園區(qū)綜合管廊總長約6.4 km，其中預(yù)制預(yù)應(yīng)力綜合管廊示范段長約200 m2.2 預(yù)制拼裝

5、綜合管廊的應(yīng)用3.現(xiàn)澆與預(yù)制綜合管廊比較現(xiàn)澆綜合管廊預(yù)制綜合管廊：抗沉降、抗浮能力差受外荷載（如地震）作用，易發(fā)生折斷涵管縱向配筋量也需加大良好的抗?jié)B性能“柔性”接頭抗震功能強(qiáng)鋪設(shè)為弧線形管道3.1 結(jié)構(gòu)性能3.現(xiàn)澆與預(yù)制綜合管廊比較90轉(zhuǎn)角丁字法十字法3.2 預(yù)制管廊轉(zhuǎn)角做法項(xiàng)目名稱：上海世博會(huì)地下綜合管廊施工工法：現(xiàn)澆施工、預(yù)制裝配化施工工程量：現(xiàn)澆段段總長6.2km；預(yù)制段混凝土管廊總長200m產(chǎn)品尺寸：外寬3.3m，外高3.8m，長度2m，壁厚300mm分析目的：以25m長度作為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)段，對兩種施工工法進(jìn)行工期和成本分析，研究預(yù)制箱涵的經(jīng)濟(jì)性結(jié)果：預(yù)制綜合管廊應(yīng)作為建設(shè)地下綜合管廊的

6、首選施工工法。 項(xiàng)目信息3 現(xiàn)澆與預(yù)制綜合管廊比較3.3 工程實(shí)例對比施工工期施工成本社會(huì)效益環(huán)保效益預(yù)制：土建總成本29.5萬現(xiàn)澆：土建總成本30.9萬 結(jié)果：預(yù)制節(jié)約1.4萬，成本降低4%預(yù)制：22d現(xiàn)澆：40d 結(jié)果：預(yù)制節(jié)省18d，縮短45%工期預(yù)制：干作業(yè)，噪聲小，污染小，施工文明有序現(xiàn)澆：濕作業(yè)，噪聲污染嚴(yán)重 結(jié)果：預(yù)制環(huán)保效益好預(yù)制施工快速，可迅速回填、對社會(huì)經(jīng)濟(jì)影響小現(xiàn)澆：開挖時(shí)間長，造成影響大 結(jié)果：預(yù)制施工社會(huì)效益顯著3 現(xiàn)澆與預(yù)制綜合管廊比較不含土石方開挖，僅包括箱涵產(chǎn)品及施工服務(wù)的造價(jià)對比： 10公里以內(nèi)：預(yù)制超過現(xiàn)澆 10公里：預(yù)制低于現(xiàn)澆 對比結(jié)果：預(yù)制綜合管廊應(yīng)作

7、為建設(shè)地下綜合管廊的首選施工工法。 3.4 經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益分析4.研究狀況4.1 管廊震害 在地下結(jié)構(gòu)中，國內(nèi)以明挖方式施工的淺埋地下涵管式結(jié)構(gòu)應(yīng)用廣泛，美國和西方國家曾經(jīng)統(tǒng)計(jì)過，埋深越淺，綜合管廊受地震破壞越嚴(yán)重。4.研究狀況4.2 地震波作用下地下結(jié)構(gòu)的變形4.研究狀況4.34.研究狀況4.4 綜合管廊抗震研究概況編號(hào)時(shí)間研究者研究內(nèi)容主要結(jié)論11970s高田至郎等共同溝由于填土液化導(dǎo)致的破壞機(jī)理治理措施、抗震設(shè)計(jì)施工方法、抗震加固21990sORourkeEarthquake Resistant Design of Lifeline Facilities and Countermea

8、sures Against Soil Liquefaction土體的大變形和地震波;31990s林皋院士地下結(jié)構(gòu)在地震作用下的反應(yīng)特性、抗震設(shè)計(jì)慣性力作用很小考慮變形、延性42009李杰等均勻場地土下共同溝分別在一致激勵(lì)、非一致激勵(lì)和瑞利波作用下的地震反應(yīng)規(guī)律的分析研究非一致激勵(lì)地震作用近似Rayleigh地震波52009湯愛平共同溝結(jié)構(gòu)體系振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)與分析溝體與溝內(nèi)管道、管線地震 反應(yīng)明顯不同62011胡翔 薛偉辰預(yù)制預(yù)應(yīng)力綜合管廊整體結(jié)構(gòu)受力性能試驗(yàn)研究、接頭受力性能試驗(yàn)板內(nèi)的普通鋼筋應(yīng)變較小,接頭滿足平截面假定, 變形主要由相對轉(zhuǎn)動(dòng)引起4.研究狀況4.5 影響地下綜合管廊結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)

9、的因素綜合管廊地震響應(yīng)影響因素接觸面飽和土體行波瑞利波非一致激勵(lì)邊界條件4.考慮行波效應(yīng)，結(jié)構(gòu)的應(yīng)變有所增大，增大大小與波速有關(guān)。Rayleigh波作用下，結(jié)構(gòu)變形通常較大1.主要考慮自由邊界和無限單元對計(jì)算結(jié)構(gòu)的影響。當(dāng)邊界自由時(shí)，結(jié)構(gòu)反應(yīng)明顯偏小3.僅考慮土體為飽和的情況，有效應(yīng)力法由于考慮了土體中孔隙水的作用，計(jì)算結(jié)果小于總應(yīng)力法。5.長線型地下結(jié)構(gòu)非一致激勵(lì)顯著大于一致激勵(lì)的2.主要考慮不同接觸參數(shù)的影響。在土體與結(jié)構(gòu)相互作用分析中，不考慮接觸面之間的滑移將增大結(jié)構(gòu)的響應(yīng)5.典型試驗(yàn)5.1 非一致地震激勵(lì)地下綜合管廊振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)研究試驗(yàn)概況：設(shè)計(jì)了兩個(gè)完全相同的模型箱，層狀剪切模型箱

10、在消除邊界效應(yīng)和滿足土體的水平層狀變形方面具有較好的特性采用兩個(gè)地震激勵(lì)來代替綜合管廊上實(shí)際的多點(diǎn)激勵(lì)橫向激振時(shí)層狀剪切模型箱設(shè)計(jì)圖(單位:mm)縱向激振時(shí)層狀剪切模型箱設(shè)計(jì)圖(單位:mm)試驗(yàn)中的層狀剪切模型箱模型結(jié)構(gòu)接頭位置示意345125.典型試驗(yàn)5.2 主要結(jié)論非一致縱向激勵(lì)作用下，模型結(jié)構(gòu)最大應(yīng)變分布為中部大兩端小，且隨輸入加速度峰值的增大而增大 1 地震激勵(lì)是其產(chǎn)生縱向應(yīng)變響應(yīng)的根本原因，只有在縱向非一致地震激勵(lì)下，結(jié)構(gòu)才會(huì)有縱向內(nèi)力響應(yīng) 2 輸入加速度峰值的增加，結(jié)構(gòu)的加速度響應(yīng)會(huì)出現(xiàn)大于其周圍場地土加速度的情形，而且這種情況在有接頭的條件下更為明顯 3 目前規(guī)范分析中采用場地變

11、形對地下結(jié)構(gòu)縱向地震響應(yīng)進(jìn)行設(shè)計(jì)的方法具有一定的可行性，但具有一定誤差。地震動(dòng)的非一致性和接觸面破壞共同導(dǎo)致了結(jié)構(gòu)接頭的響應(yīng) 4 5.典型試驗(yàn)5.3 預(yù)制預(yù)應(yīng)力綜合管廊受力性能試驗(yàn)研究試驗(yàn)概況：接頭試驗(yàn)試件采用1:1足尺模型，由2塊1m寬300mm厚的預(yù)應(yīng)力筋連接的預(yù)制板帶拼接組成計(jì)算簡圖豎向加載示意圖5.典型試驗(yàn)5.4 預(yù)制預(yù)應(yīng)力綜合管廊受力性能試驗(yàn)研究試驗(yàn)概況：整體結(jié)構(gòu)受力性能試驗(yàn)采用1:1足尺模型試件，整體結(jié)構(gòu)模型試件由兩個(gè)橫向預(yù)制節(jié)段經(jīng)張拉預(yù)應(yīng)力筋拼裝而成破壞機(jī)制整體結(jié)構(gòu)試件加載示意圖主要結(jié)論：試件的最終破壞形態(tài)均為角部加腋區(qū)外緣混凝土剪切破壞接頭剛度對預(yù)制預(yù)應(yīng)力綜合管溝的正常使用狀態(tài)

12、有較大影響兩試件具有良好的位移延性I接頭宜采用預(yù)應(yīng)力筋、螺栓或承插式接頭僅帶縱向拼縫接頭采用的的截面內(nèi)力計(jì)算模型為閉合框架模型帶縱、橫向拼縫接頭的預(yù)制綜合管廊內(nèi)力計(jì)算模型應(yīng)考慮拼縫接頭影響（旋轉(zhuǎn)彈簧模型K-法） 一般規(guī)定：設(shè)計(jì)使用年限為100年，按乙類建筑物進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)，裂縫控制等級(jí)為三級(jí)，最大裂縫寬度限值應(yīng)小于或等于0.2mm，且不得貫通現(xiàn)澆綜合管廊II截面計(jì)算模型采用閉合框架模型構(gòu)造要求III管廊主要承重側(cè)壁的厚度不宜小于250mm，非承重墻和隔墻等構(gòu)件的厚度不宜小于200mm混凝土保護(hù)層厚度迎水面不宜小于50mm，其它部位按混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50010確定由地震響應(yīng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，管廊角部

13、內(nèi)力較大，該處配筋須加強(qiáng)加密 6 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)預(yù)制綜合管廊6.1 計(jì)算模型6 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1綜合管廊頂板荷載；2綜合管廊地基反力；3綜合管廊側(cè)向水土壓力；4拼縫接頭旋轉(zhuǎn)彈簧現(xiàn)澆綜合管廊閉合框架計(jì)算模型預(yù)制綜合管廊閉合框架計(jì)算模型現(xiàn)澆、縱向拼縫接頭的預(yù)制綜合管廊綜合管廊截面計(jì)算模型采用閉合框架模型縱、橫向拼縫接頭的預(yù)制綜合管廊內(nèi)力計(jì)算模型應(yīng)考慮拼縫接頭影響（旋轉(zhuǎn)彈簧模型K-法）地基反力按彈性地基梁進(jìn)行計(jì)算，邊界條件按彈簧單元支撐，考慮底板設(shè)置兩個(gè)鉸支座;6.2 計(jì)算模型6 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)預(yù)制綜合管廊閉合框架計(jì)算模型6.3 考慮拼縫接頭影響抗浮箱涵埋地管道敷設(shè)在浸水的土壤中，會(huì)受到靜水或流水的作用而產(chǎn)生浮力。設(shè)

14、計(jì)依據(jù)：給水排水工程埋地鑄鐵管管道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)（CECS142:2002） 6.4 箱涵抗浮驗(yàn)算6 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)檢查井分解示意圖檢查井應(yīng)用效果圖井蓋井圈收口調(diào)節(jié)圈井室上部井室下部檢查井整體示意圖6.5 檢查井設(shè)計(jì)6 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)管件通過地面投料口進(jìn)入管廊管件落入投料口內(nèi)部運(yùn)至管廊6 投料口設(shè)計(jì)投料口設(shè)計(jì)方案6.6 投料口設(shè)計(jì)國內(nèi)城市綜合管廊建設(shè)管理案例詳析（二）廣州大學(xué)城地下綜合管廊建設(shè)管理案例分析1、概況 大學(xué)城綜合走廊是廣東規(guī)劃建設(shè)的第一條共同管溝，也是目前國內(nèi)距離最長、規(guī)模最大、體系最完整的一共同管溝。該管廊與大學(xué)城建設(shè)緊密相關(guān)，采取統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一建設(shè)、統(tǒng)一布線的方式，集中鋪設(shè)電力、通訊、燃?xì)?、給

15、排水等市政管線。自2003年開始，到2005年共建設(shè)綜合管廊18公里。大學(xué)城主線三倉綜合管廊規(guī)劃在小谷圍島中環(huán)路中央隔離綠化地下，沿中環(huán)路呈環(huán)狀結(jié)構(gòu)布局，全長約10公里，溝寬7米，高2.8米；支線管廊8公里。國內(nèi)城市綜合管廊建設(shè)管理案例詳析（二）廣州大學(xué)城地下綜合管廊建設(shè)管理案例分析2、管理主體 大學(xué)城管廊作為市政基礎(chǔ)設(shè)施的一部分由政府主導(dǎo)建設(shè)。由財(cái)政撥款，建成以后作為資產(chǎn)注入廣州大學(xué)城投資經(jīng)營管理有限公司（國有公司）。該公司的主要業(yè)務(wù)是大學(xué)城經(jīng)營性和準(zhǔn)經(jīng)營性市政公用設(shè)施、公共服務(wù)設(shè)施和高校后勤基礎(chǔ)設(shè)施以及在大學(xué)城城市公共資源范圍內(nèi)相關(guān)項(xiàng)目的投資、經(jīng)營管理及資本運(yùn)營。公司投資項(xiàng)目涉及大學(xué)城的能

16、源供應(yīng)、市政設(shè)施和商業(yè)設(shè)施。如分布式能源系統(tǒng)、中水廠、信息樞紐等。公司主業(yè)是大學(xué)城供冷供熱系統(tǒng)和中水系統(tǒng)經(jīng)營，是盈利的。在共溝管理方面，一直處于虧損狀態(tài)。 大學(xué)城投資經(jīng)營管理有限公司再委托廣鋼下屬的一個(gè)機(jī)電設(shè)備公司進(jìn)行管廊管理。管理人員約二十多人，實(shí)行24小時(shí)三班兩倒。每年用于維護(hù)管理的收費(fèi)約200萬元。其中人工100多萬，電費(fèi)50多萬，其它（耗材等）20-30萬元。國內(nèi)城市綜合管廊建設(shè)管理案例詳析（二）廣州大學(xué)城地下綜合管廊建設(shè)管理案例分析3、管理主體 大學(xué)城管廊作為市政基礎(chǔ)設(shè)施的一部分由政府主導(dǎo)建設(shè)。由財(cái)政撥款，建成以后作為資產(chǎn)注入廣州大學(xué)城投資經(jīng)營管理有限公司（國有公司）。該公司的主要業(yè)

17、務(wù)是大學(xué)城經(jīng)營性和準(zhǔn)經(jīng)營性市政公用設(shè)施、公共服務(wù)設(shè)施和高校后勤基礎(chǔ)設(shè)施以及在大學(xué)城城市公共資源范圍內(nèi)相關(guān)項(xiàng)目的投資、經(jīng)營管理及資本運(yùn)營。公司投資項(xiàng)目涉及大學(xué)城的能源供應(yīng)、市政設(shè)施和商業(yè)設(shè)施。公司主業(yè)是大學(xué)城供冷供熱系統(tǒng)和中水系統(tǒng)經(jīng)營，是盈利的。在共溝管理方面，一直處于虧損狀態(tài)。 國內(nèi)城市綜合管廊建設(shè)管理案例詳析（二）廣州大學(xué)城地下綜合管廊建設(shè)管理案例分析管線飲用凈水供電通信雜用水供熱水截面空間比例（%）12.7035.4525.4010.5815.87金額（萬元/年）31.9889.2763.9626.6439.964、相關(guān)制度和標(biāo)準(zhǔn)制定 廣州于2005年出臺(tái)了廣州大學(xué)城綜合管溝收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)（穗價(jià)

18、函200577號(hào)），該標(biāo)準(zhǔn)對廣州大學(xué)城綜合管溝管線入溝費(fèi)、綜合管溝日常維護(hù)費(fèi)用進(jìn)行了詳細(xì)的規(guī)定，其中，（1）飲用凈水水管（直徑600毫米）每米收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)為562.28元； （2）雜用水水管（直徑400毫米）每米收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)為419.65元；（3）供熱水水管（直徑600毫米）每米收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)為1394.09元；（4）供電電纜每孔米收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)為102.70元；（5）通信管線每孔米收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)為59.01元。國內(nèi)城市綜合管廊建設(shè)管理案例詳析（二）廣州大學(xué)城地下綜合管廊建設(shè)管理案例分析5、運(yùn)營狀況與原因 大學(xué)城管廊初步估計(jì)土建成本約4億元。該管廊預(yù)計(jì)使用過程中年折舊費(fèi)用約1000萬元，維護(hù)運(yùn)營費(fèi)用200萬元左右。由于

19、沒有相關(guān)產(chǎn)權(quán)，所以只能收取租金，而租金收取由于缺乏相關(guān)的政策，各個(gè)市政企業(yè)也一直沒有繳納，其租金僅200萬元左右。對于一個(gè)正常的投資主體，投資4億元的項(xiàng)目通常要求每年10%約4000萬元的投資回報(bào)，而廣州大學(xué)城綜合管廊希望收取的年租金約200萬元，僅僅與運(yùn)營維護(hù)費(fèi)用相當(dāng)，尚且未能如愿。 廣州綜合管廊的建設(shè)方提出，關(guān)鍵問題在于缺乏相關(guān)的政策法規(guī)(控制綜合管廊周圍的市政直埋、地下綜合管廊的租金和轉(zhuǎn)讓、辦理權(quán)屬等)，由于相關(guān)法律法規(guī)的缺失，開發(fā)建設(shè)管廊之后無法取得相關(guān)產(chǎn)權(quán);無法強(qiáng)制市政管線采用綜合管廊，發(fā)揮綜合管廊的優(yōu)勢;出租租金缺乏物價(jià)局的規(guī)定;而作為上市公司的各管線公司，則希望減少費(fèi)用，增加固定資產(chǎn)。 綜合管廊昆明案列昆明市彩云路廣福路地下綜合管廊建設(shè)管理：1.如何建設(shè)綜合管廊？誰來建？誰來投資？誰來管理？經(jīng)多方研究論證，采取了成立管廊專營公司獨(dú)立運(yùn)作，負(fù)責(zé)籌資、建設(shè)、運(yùn)行、維護(hù)等工程全過程，目前已建成并投入運(yùn)行彩云路、廣福路綜合管廊38公里，大部分已完成銷售，投資回收79%，較好地解決了以上問題。2003年8月，昆明市成立昆明城市管網(wǎng)設(shè)施綜合開發(fā)有限責(zé)任公司（以下簡稱“城網(wǎng)公司”），隸屬于昆明市城建投資開發(fā)有限責(zé)任公司，作為專門建設(shè)管理運(yùn)營地下綜合管廊的投資建設(shè)公司，負(fù)責(zé)綜合管廊的融資、建設(shè)、資產(chǎn)管理、運(yùn)行管理等，注冊資本金4.38億元。2.授權(quán)特許經(jīng)營特許經(jīng)營期50年，政府在政